1.Amesim是整机机电综合多领域系统仿真平台
Simcenter Amesim航空应用方案包括液压、飞控、环控、地面载荷、燃油、电气等子系统分析优化，以及整机热综合、全机能量管理等系统综合分析。
图1 Simcenter Amesim航空机电系统解决方案
Simcenter Amesim具有完整的多学科应用模型库，用户可以采用来自流体、热、机械、机电、动力传动等不同物理领域，预先定义并经过验证的元件所组成的大量应用模型库在Simcenter Amesim平台创建系统仿真模型。通过这些应用模型库创建仿真模型无需编写额外的代码，开发团队可以便捷、准确地建立涵盖多个领域的复杂系统模型，加速了模型的创建过程，从而释放出更多的有效工程时间以优化设计。Simcenter Amesim应用库元件都经过完整地验证，由此确保了仿真结果的准确性和可靠性。
通过连接应用模型库中的元件，用户可以创建一个简洁易懂的方案原理图，为需要分析的系统模型提供一个合理的图形表达。并且系统中每个元件都有不同复杂程度的模型可供选择，参数和单位通过简单的交互方式进行设置，为建立系统模型提供了有效的手段，并且可以积累，再使用和共享那些植入在模型中的工程知识。
Simcenter Amesim允许用户在开发阶段的早期从简化的模型开始进行分析，并随着可用的设计数据越来越多可以逐渐细化模型。
Simcenter Amesim的应用模型库中的元件是要么是面向应用的专用模块，要么是基于物理现象描述的基本模块。这样使得一方面保证用户可以从预建的应用模型开始建模，又为新技术和革新方案的分析提供了灵活性。除了Simcenter Amesim的应用库之外，用户还可以创建和扩充自己的应用库。
已发布的Simcenter Amesim应用库元件涵盖了大量的物理领域和工程应用：
控制类：信号、控制与观察器库;
电磁类：电机及驱动库，电子库，电磁库，航空电气库，电气转换库(AC~DC)
流体类：液压库，液压元件设计库，液阻库，注油库，气动库，气动元件设计库，混合气体库
机械类：一维机械库，平面机构库，传动库，车辆动力学库
热学类：热库，热液压库，热液压元件设计库，热气动库，两相流库，空气调节库，冷却系统库，换热器库
图2 Amesim模型库目前已达到48个，超过6500个应用元件
2.飞机液压系统解决方案
采用基于物理学的仿真，Amesim液压系统应用方案能够帮助工程师设计完整的液压系统，包括从液压系统动力源(油箱)、液压管网到耗能元件(执行器等)。其重点应用方案如下：
• 液压元件设计优化分析
• 液压系统集成分析
• 液压系统热平衡分析
• 液压系统与控制系统耦合分析
• 液压系统与其他子系统耦合分析
图3 飞机液压系统建模与仿真分析
3.飞机飞控系统解决方案
Simcenter Amesim飞行控制应用方案通过无以匹敌的多领域系统仿真方法来设计和优化飞行控制系统。该方案在同一建模环境中方便地处理了液压、机构和电控间的耦合。其方案如下：
• 典型的EHAEMA作动系统分析
• 流体元件及电器元件性能分析
• 机电液热耦合分析
图4 飞机飞控系统建模与仿真分析
4.飞机地面负载解决方案
Simcenter Amesim地面负载应用方案帮助用户设计飞机起落架，转弯系统，刹车系统。该应用方案可以分析多学科专业系统(液压、电气和热)以及考虑系统中结构/作动器之间的耦合。应对了由于物理实验和维护成本下降、复杂技术和材料的选用以及安全和认证等带来的新挑战。其方案如下：
• 起落架缓冲支柱阻尼特性分析
• 航空刹车系统集成分析
• 前起落架转弯系统分析
图5 起落架系统建模与仿真分析
5.飞机发动机装置解决方案
Simcenter Amesim航空发动机装置应用方案为燃油系统(计量单元、泵、喷嘴、起动机及换热器等)和滑油系统的设计提供支持，同样也用于发动机控制系统的设计和优化。
• 航空发动机燃调系统分析
• 航空发动机燃油系统分析
• 航空发动机驱动系统分析
图6 发动机装置建模与仿真分析
6.飞机燃油系统解决方案
Simcenter Amesim航空燃油系统应用方案提供了一整套用于飞行器燃油系统仿真的元件模型库，结合热液压库、气动库和混合气体库，工程师能够建立完整的航空燃油系统模型，用户可以输入多组燃油箱的CAD信息、空间位置信息，定义飞行剖面、大气环境，设置油箱进出口高度(任意多油口)和油箱运动信息(加速度、姿态)，计算在整个飞行周期燃油系统燃油/气体的流量、压力、温度、组分等的瞬态变化，分析在不同飞行姿态和加速度下的油箱液位高度、燃油容积、重心、自由面形状、油/气换热、进出油状态等重要信息，为系统和元件的选型及优化提供有效技术手段。
• 3D邮箱供输油系统分析
• 增压系统分析
• 机载惰化系统分析
• 全机燃油能量综合分析
• 燃油系统热综合分析
图7 飞机燃油系统建模与仿真分析
7.飞机环控系统解决方案
Simcenter Amesim环境控制系统有助于设计包含在环境控制系统中的各种系统：引气系统、能源管理、空气调节、通风回路、CO2气瓶释放、氧气回路及舱体。该方案可以方便处理高复杂系统并考虑动态条件下(温度和压力变化条件下)的多种参数(温度、湿度、压力及压比的变化)。有助于航空工程师设计高效的、重量轻体积小以及能耗得到优化的产品。
• 空气循环系统分析
• 蒸汽循环系统分析
• 机舱热舒适性分析
• 机翼及发动机短舱防冰分析
• 灭火装置分析
图8 飞机环境系统建模与仿真分析
8.飞机电气系统解决方案
Simcenter Amesim航空电气系统解决方案可以用来模拟供电网络功率分配与各飞行阶段的功率消耗(供电结构模型)，可以用来分析航空供电电源网络的稳定性(功能模型)及供电品质(性能模型)，可以用来模拟供电电路通道切换、电流保护及负载的突加突卸现象;可以用来模拟电源电缆的电流温度特性。
图9 飞机电气系统建模与仿真分析
9.虚拟集成飞机(VIA)解决方案
虚拟集成飞机就是MBSE方法在飞机系统上应用的创新，已成为不可缺少的一环。VIA解决方案的成功应用包括：构建模型、模型管理与权限控制、系统架构与接口协议定义等，从而为整机复杂系统集成与优化提供了一套完整的解决方案。本质上是“基于模型的系统工程”，通过“虚拟集成飞机”仿真可以实现的功能包括：
在早期设计阶段进行设计需求与设计方案的定义、细化和验证;
为控制器开发和控制律设计提供详细而真实的整机级被控对象模型;
系统综合与系统级虚拟测试。将不同类型、不同学科和不同软件的系统模型整合到一个平台上，实现了整机数字样机建模，通过仿真模式、场景和工况的设置，可以研究各种工况下航空飞行器的整体性能，并考虑分系统之间的耦合;
通过丰富的仿真结果对各分系统集成到整机级之后的性能进行深入研究：A)研究飞控系统控制律和控制策略设计效果;B)研究飞控系统电液作动器的作动能力，结合 3D 模型研究气动载荷作用、结构柔性、力纷争等复杂问题;C)研究起落架的收放、转弯、制动、缓冲等子系统，并考虑其结构柔性的影响;D)研究液压系统流量、油压、温度等特性及其变化，可考虑液压系统的复杂非线性问题，如流体可压缩性、流态变化、气穴、压力脉动等。
将整机方案验证从在线型的(On-Line)完全的物理试验转至离线型的Off-Line)虚拟试验，或者在线的硬件在环(HIL)仿真，在集成的虚拟环境下分析、评价和优化整机级性能和设计方案，并考虑子系统和多学科之间的耦合作用。
将整机系统集成提前，从早期设计阶段即开始进行系统集成与验证，从而在原有 V 字型设计周期的前端引入一个新的 V 字设计循环。设计早期系统集成的介入，可有效提高系统成熟度，避免50%左右的重复设计工作。
图10 虚拟集成飞机应用案例
